時間：2022-10-16 19:26:06
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇激光技術論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
0引言
激光熔覆技術是20世紀70年代隨著大功率激光器的發展而興起的一種新的表面改性技術，是指激光表面熔敷技術是在激光束作用下將合金粉末或陶瓷粉末與基體表面迅速加熱并熔化,光束移開后自激冷卻形成稀釋率極低,與基體材料呈冶金結合的表面涂層,從而顯著改善基體表面耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性等的一種表面強化方法[1~3]。如對60#鋼進行碳鎢激光熔覆后，硬度最高達2200HV以上，耐磨損性能為基體60#鋼的20倍左右。在Q235鋼表面激光熔覆CoCrSiB合金后，將其耐磨性與火焰噴涂的耐蝕性進行了對比，發現前者的耐蝕性明顯高于后者[4]。
激光熔覆技術是一種經濟效益很高的新技術,它可以在廉價金屬基材上制備出高性能的合金表面而不影響基體的性質，降低成本,節約貴重稀有金屬材料，因此,世界上各工業先進國家對激光熔覆技術的研究及應用都非常重視[1-2、5-7]。
1激光熔覆技術的設備及工藝特點
目前應用于激光熔覆的激光器主要有輸出功率為1~10kW的CO2激光器和500W左右的YAG激光器。對于連續CO2激光熔覆,國內外學者已做了大量研究[1]。近年來高功率YAG激光器的研制發展迅速,主要用于有色合金表面改性。據文獻報道,采用CO2激光進行鋁合金激光熔覆,鋁合金基體在CO2激光輻照條件下容易變形,甚至塌陷[1]。YAG激光器輸出波長為1.06μm,較CO2激光波長小1個數量級,因而更適合此類金屬的激光熔覆。
同步注粉式激光表面熔覆處理示意圖[8]
激光熔覆按送粉工藝的不同可分為兩類:粉末預置法和同步送粉法。兩種方法效果相似,同步送粉法具有易實現自動化控制,激光能量吸收率高,無內部氣孔,尤其熔覆金屬陶瓷,可以顯著提高熔覆層的抗開裂性能,使硬質陶瓷相可以在熔覆層內均勻分布等優點。
激光熔覆具有以下特點[2、9]：
(1)冷卻速度快(高達106K/s),屬于快速凝固過程,容易得到細晶組織或產生平衡態所無法得到的新相,如非穩相、非晶態等。
(2)涂層稀釋率低(一般小于5%),與基體呈牢固的冶金結合或界面擴散結合，通過對激光工藝參數的調整,可以獲得低稀釋率的良好涂層,并且涂層成分和稀釋度可控;
(3)熱輸入和畸變較小,尤其是采用高功率密度快速熔覆時,變形可降低到零件的裝配公差內。
(4)粉末選擇幾乎沒有任何限制,特別是在低熔點金屬表面熔敷高熔點合金;
(5)熔覆層的厚度范圍大,單道送粉一次涂覆厚度在0.2~2.0mm,
(6)能進行選區熔敷,材料消耗少,具有卓越的性能價格比;
(7)光束瞄準可以使難以接近的區域熔敷;
(8)工藝過程易于實現自動化。
很適合油田常見易損件的磨損修復。
2激光熔覆技術的發展現狀
激光熔覆技術是—種涉及光、機、電、計算機、材料、物理、化學等多門學科的跨學科高新技術。它由上個世紀60年代提出,并于1976年誕生了第一項論述高能激光熔覆的專利。進入80年代,激光熔覆技術得到了迅速的發展,近年來結合CAD技術興起的快速原型加工技術,為激光熔覆技術又添了新的活力。
目前已成功開展了在不銹鋼、模具鋼、可鍛鑄鐵、灰口鑄鐵、銅合金、鈦合金、鋁合金及特殊合金表面鈷基、鎳基、鐵基等自熔合金粉末及陶瓷相的激光熔覆。激光熔覆鐵基合金粉末適用于要求局部耐磨而且容易變形的零件。鎳基合金粉末適用于要求局部耐磨、耐熱腐蝕及抗熱疲勞的構件。鈷基合金粉末適用于要求耐磨、耐蝕及抗熱疲勞的零件。陶瓷涂層在高溫下有較高的強度,熱穩定性好,化學穩定性高,適用于要求耐磨、耐蝕、耐高溫和抗氧化性的零件。在滑動磨損、沖擊磨損和磨粒磨損嚴重的條件下,純的鎳基、鈷基和鐵基合金粉末已經滿足不了使用工況的要求,因此在合金表面激光熔覆金屬陶瓷復合涂層已經成為國內外學者研究的熱點,目前已經進行了鋼、鈦合金及鋁合金表面激光熔覆多種陶瓷或金屬陶瓷涂層的研究[1、10]。
3激光熔覆存在的問題
評價激光熔覆層質量的優劣,主要從兩個方面來考慮。一是宏觀上,考察熔覆道形狀、表面不平度、裂紋、氣孔及稀釋率等;二是微觀上,考察是否形成良好的組織,能否提供所要求的性能。此外,還應測定表面熔覆層化學元素的種類和分布,注意分析過渡層的情況是否為冶金結合,必要時要進行質量壽命檢測。
目前研究工作的重點是熔覆設備的研制與開發、熔池動力學、合金成分的設計、裂紋的形成、擴展和控制方法、以及熔覆層與基體之間的結合力等。
目前激光熔敷技術進一步應用面臨的主要問題是:
①激光熔覆技術在國內尚未完全實現產業化的主要原因是熔覆層質量的不穩定性。激光熔覆過程中,加熱和冷卻的速度極快,最高速度可達1012℃/s。由于熔覆層和基體材料的溫度梯度和熱膨脹系數的差異,可能在熔覆層中產生多種缺陷,主要包括氣孔、裂紋、變形和表面不平度[1]。
②光熔敷過程的檢測和實施自動化控制。
③激光熔覆層的開裂敏感性，仍然是困擾國內外研究者的一個難題，也是工程應用及產業化的障礙[1、11]。目前，雖然已經對裂紋的形成擴進行了研究[1]，但控制方法方面還不成熟。
4激光熔覆技術的應用和發展前景展望
進入20世紀80年代以來,激光熔敷技術得到了迅速的發展,目前已成為國內外激光表面改性研究的熱點。激光熔敷技術具有很大的技術經濟效益,廣泛應用于機械制造與維修、汽車制造、紡織機械、航海[12]與航天和石油化工等領域。
目前激光熔覆技術已經取得一定的成果,正處于逐步走向工業化應用的起步階段。今后的發展前景主要有以下幾個方面:
(1)激光熔覆的基礎理論研究。
(2)熔覆材料的設計與開發。
(3)激光熔覆設備的改進與研制。
(4)理論模型的建立。
關鍵詞:激光技術;激光三維雕刻;點云數據;正投影圖形
中圖分類號:TG665文獻標識碼:A
文章編號:1009-2374 (2010)27-0013-02
0引言
雕刻是指在雙色板、金屬、木材、石頭、玻璃以及塑料等材料上刻出文字及圖形裝飾等,用以滿足相關特定的要求。從方法上,雕刻可以分為手工雕刻、機械雕刻和激光雕刻。手工雕刻勞動強度大,生產效率低,精度差,成本高,生產周期長,無法進行批量生產,但全自由度空間雕刻目前只能依靠手工雕刻;機械雕刻中的數控雕刻主要以金屬材料和有機玻璃等為主,雕刻精度受到銑刀尺寸限制;激光雕刻嫩能夠雕刻任何材料,雕刻精度高,雕刻速度快,尤其是激光三維雕刻,能夠在空間曲面或斜面上雕刻復雜圖案,這對于復雜零部件的表面紋理圖案雕刻是相當有益的,但激光雕刻目前國內還主要是用于二維雕刻,對于三維雕刻報道甚少。本文提出一種新的激光三維雕刻技術,利用雕刻表面點云數據和三維雕刻圖形的正投影圖形,配合兩維高速掃描振鏡進行掃描加工,從而在曲面或斜面上雕刻出需要的文字或圖形。
1激光三維雕刻原理
激光雕刻的基本原理是激光束經過導光聚焦系統后射向被加工材料,利用激光和材料的相互作用,將材料的指定范圍除去,而在未被激光照射到的地方材料保持原樣,使材料表面留下有規律的具有一定深度、尺寸和形狀的凹點和凸點,這些凹凸點的組合就是所要雕刻的圖案。
不同于三維切片雕刻,本文提出的激光三維雕刻技術關鍵在于利用雕刻表面的點云數據和三維雕刻圖形的正投影圖形,使兩者進行高度匹配,賦予投影圖形高度值,再通過X、Y兩軸工作臺精確定位,結合Z軸移動機構和兩維高速掃描振鏡,并且利用聚焦激光束的焦深特性,逐點掃描加工投影圖形,則在曲面或斜面上雕刻出了所需圖形,激光三維雕刻原理圖如圖1所示:
2關鍵文件獲取方法
本文提出的激光三維雕刻技術中需要獲取的兩個關鍵文件就是雕刻曲面或斜面的點云數據和三維雕刻圖形的正投影圖形,這兩個文件是雕刻過程中保證高加工精度和高加工效率的必備條件。
2.1點云數據的獲取
對于存在實物的曲面或斜面,可以通過三坐標測量機獲得點云數據,而對于存在3D模型的曲面或斜面,只需通過CATIA軟件即可得到所需點云數據,獲取的點云數據文件如圖2所示,這里只對后者進行闡述。獲取點云數據的步驟為:
首先,打開CATIA軟件,進入“機械設計”模塊,選擇“Wireframe and Surface Design”命令,繪制曲面或斜面,或者是打開已經存在的模型文件;
其次,進入“加工”模塊,選擇“STL Rapid Protyping”命令,再選擇工具欄里的“Tesselation”命令,把曲面離散化,在彈出的對話框里“Sag”參數不用改變,只需設置“Step”參數,即為離散點之間的間距值,再保存文件為stl格式;
然后,進入“形狀”模塊,選擇“Digitized Shape Editor”命令,再選擇工具欄里的“Import”命令,導入剛保存的stl文件,比例因子設置為1,根據需要選擇不同的單位,選擇剛才離散化的曲面或斜面,點擊“確定”按鈕;
最后,再選擇“Export”命令,導出為ASCⅡ文件,將文件格式改為txt,用記事本打開即可看到點云數據。
由圖2可以看到,導出的點云數據文件包括各個點的三坐標值以及點的總數,根據不同需要,改變“Step”參數,即可調整點間距和點的總數。
2.2正投影圖形的獲取
對于曲面或斜面的三維雕刻圖形的正投影圖形,通過CATIA軟件獲取的步驟為:
首先,打開CATIA軟件,同樣進入“機械設計”模塊,選擇“Wireframe and Surface Design”命令,繪制曲面或斜面,或者是打開已經存在的模型文件;
其次,在曲面或斜面上繪制三維雕刻圖形,然后選擇工具欄上的“Projection”命令,在彈出的對話框里選擇投影類型為“normal”,即為正投影,再選擇要投影的圖形以及投影平面,點擊“確定”按鈕,則將三維雕刻圖形正投影到平面上;
最后,通過輸出工程圖的方式或者通過UG軟件,將投影圖形保存為DXF格式,即可用AUTOCAD軟件打開投影圖形。
利用CATIA軟件得到的正投影圖形如圖3所示:
3實驗設備與結果
實驗所用設備為實驗室自主研發的激光切割機,X-Y兩軸直線電機工作臺和Z軸伺服電機移動機構,組成一個三維聯動定位機構,加上兩維高速掃描振鏡,組成一個“3+2”軸聯動激光精密加工系統,激光器為全固態三倍頻調Q開關Nd:YOV4激光器,主要參數見表1:
表1激光器主要參數
激光參數 參數范圍
波長 / nm 355
功率 / W 0～9
重復頻率 / kHz 10～100
脈沖寬度 / ns 10～60
脈沖能量 / J 0～0.36
能量密度 / (J/cm2) 0～208
實驗中,利用自設簡易夾具,調整斜面傾斜角度,在一塊6061鋁合金平板斜面上雕刻文字,結果如圖4和圖5所示:
從圖4和圖5可以看到,利用本文提出的激光三維雕刻技術成功地在傾斜平面上雕刻出了文字圖案,證明了這種新的激光三維雕刻技術是可行的。
4結論
本文提出了一種新的激光三維雕刻技術,相比機械雕刻,具有雕刻精度高和雕刻速度快的優點,而且不需要根據不同字體或圖形更換刀具,不會出現斷刀及過切現象,工藝簡單,雕刻文字圖形美觀。
參考文獻
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關鍵詞：激光加工，農業機械制造
1.激光加工技術概述
激光加工技術是一種高度柔性和智能化的先進加工技術, 它集成了CAD技術、數控技術、激光技術和材料技術等現代科技成果, 技術涉及范圍廣。激光加工技術是指各種以高能密度激光束為手段, 通過激光束與材料之間的物理和化學等作用, 實現改變物質形態或性質的先進材料加工技術。激光加工涉及激光物理、材料、電子、機械和工程傳熱等多門學科, 綜合了激光、制造、控制和計算機應用等多項技術, 已成為多學科交叉和多技術綜合的一種典型的先進制造技術。激光加工具有非接觸、無污染、熱影響區域小、加工精度高以及可選區加工等特點, 而且在特定的加工情況下是其他制造方法不可替代的。因此, 激光加工技術在許多行業中都得到了重要而廣泛的應用。由于其獨特的性能在農業領域得到廣泛應用, 在誘變育種、增強種子活力、促進生長發育、提高產量和品質、平地整地、提高節水灌溉能力、防治病蟲害等方面發揮著越來越重要的作用。
2.激光加工技術在農機制造中的應用
21世紀是一個以信息、生物等高科技為支柱的知識經濟時代, 我國農業只有加快現代化進程, 才能在國際競爭中立于不敗之地。發展現代農業少不了農業機械的支持, 制造技術成為其重要的組成部分。當前農業機械由于其自身應用的特點和工作對象的復雜性, 尤其是農機制造行業的設計加工手段比較落后, 使其創新少, 新產品開發周期長, 成本高,制造質量比較粗糙, 產品壽命相對較短。免費論文參考網。為了大力提高農機的制造技術, 并與其他機械制造業平行發展, 必須加大激光等先進制造技術在農業制造中的應用力度, 提高農機制造企業的現代生產技術水平。
2.1激光快速成型技術在農機制造中的應用
快速成型技術即直接根據CAD模型快速生產樣件或零件的技術總稱。它集成了技術、數控技術、撒光技術和材料技術等現代科技成果, 是先進制造技術的重要組成部分 。其原理產品三維CAD模型一分層離散—按離散后的平面幾何信息逐層加工堆積原材料生成實體模型。它能根據CAD模型電子模型自動、直接、快速、精確地將設計思想物化為具有一定功能的原型或直接制造零件, 在不同模具和工具的條件下生成幾乎任意復雜的零部件, 解決了從設計到制造的快速對接問題。因此, 該技術可以對產品設計進行快速評價及修改, 有效地縮短了產品的研發周期, 降低了開發成本, 滿足了當今競爭日益激烈的市場對新產品快速開發和快速制造的要求, 提高了產品的市場競爭力和企業的綜合競爭能力。其中, 激光選區燒結是快速成型制造中的重要工藝方法之一。這種制造方法具有成型速度快、精度高、表面質量好、后置處理簡單和省時等特點, 是一個具有生命力的技術, 為制造技術的發展創造了一種新方法。
農業機械生產過程具有特殊性。零件多具有較復雜的形狀, 如耕地機械、整地機械和收獲機械等。此外, 復雜曲面較多, 如犁體曲面、旋耕機旋刀、水泵葉輪和送料螺旋等, 而且根據具體的生產情況不同, 其形狀還需相應調整。因此,利用傳統的機械加工方法研制這種農業機械零件, 不僅研制開發時間長, 加工工藝復雜, 而且很難達到理想的效果。運用先進的激光快速成型集成技術, 不僅大大縮短新產品的開發周期, 降低開發成本, 而且制造質量也優于傳統制造方法。
2.2激光表面強化與熱處理技術在農機制造中的應用
激光表面強化與熱處理技術是一種新型的材料表面處理技術。激光表面強化技術的原理是利用激光穿透能力極強的特點,當把金屬表面加熱到僅低于熔點的臨界轉變溫度時, 其表面迅速奧氏體化, 然后急速自冷淬火, 金屬表面迅速被強化川。激光熱處理是傳統熱處理技術的發展和補充, 它可以解決其他表面處理方法無法解決或不好解決的材料強化問題。經過激光處理后, 可以提高其抗磨損、抗疲勞、耐腐蝕和防氧化等性能, 延長其使用壽命。總之, 激光表面技術對于提高零部件的表面綜合機械物理性能, 改善產品的性能、使用壽命,增強產品的競爭能力起著至關重要的作用。
農業機械量大面廣, 種類繁多, 每年由于表面破壞和失效帶來的損失非常巨大。資料表明, 農機產品的失效破壞,約60%有是由零件表面的腐蝕和磨損造成的。如耕作、播種和收獲機械的許多零部件, 直接與土壤接觸, 其腐蝕和磨損相當嚴重, 導致故障增多、生產率下降, 作業成本明顯上升。免費論文參考網。農用動力中的氣缸、氣門、曲軸, 因磨損和腐蝕常會導致功率下降, 污染增加。各種農用泵、風機和葉片在表面磨損后, 工作性能下降, 壽命降低。因此, 在農機行業中大力推廣先進、實用的表面技術, 可顯著提高零部件的抗氧化、耐腐蝕、耐磨損和耐疲勞性能, 能最大限度地延長農機具的使用壽命己對于已損壞的產品, 采用表面修復工藝, 可大大節省資金,經濟效益十分顯著。
此外, 激光熱處理技術在農業機械制造行業應用極為廣泛, 在許多關鍵零件上如缸體、缸套、曲軸、凸輪軸、排氣閥、農技服務年閥座或活塞環等幾乎都可以采用激光熱處理。在農業生產中, 機器的工作條件是多種多樣的, 有些機器犁、中耕機、播種機和收割機直接在磨料介質中工作, 使許多零件磨損很快。免費論文參考網。另一方面, 為了獲得足夠的強度, 機器的材料用量較大,不僅浪費材料, 而且顯得笨重。對于此類零件, 激光硬化處理后的硬度比常規淬火硬度高5%一20%, 激光合金化可以根據要求選擇加人新材料, 形成以基材為基礎的新合金層,以獲得滿意的性能。此外, 由于處理后性能的提高, 可以選用低性能的基材, 從而減少了基材的質量。
2.3激光技術在農機零件修復中的應用
激光技術在農機零件修復中主要是應用激光熔覆技術。激光熔覆技術是一種新型的表面改性技術, 是指以不同的添料方式在被熔覆基體表面上放置被選擇的涂層材料經激光輻照使之和基體表面一薄層同時熔化, 并快速凝固后形成稀釋度極低, 與基體成冶金結合的表面涂層, 顯著改善基層表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性的工藝方法, 從而達到表面改性或修復的目的, 既滿足了對材料表面特定性能的要求, 又節約了大量的貴重元素。與堆焊、噴涂、電鍍和氣相沉積相比, 激光熔覆具有稀釋度小、組織致密、涂層與基體結合好、適合熔覆材料多、粒度及含量變化大等特點。
因此, 激光熔覆技術可以提高材料表面的耐磨與耐蝕等性能, 主要用于零件磨損后的修復及增強新制造零件的性能。對于重要零件如農機中的汽缸套和活塞等,由于工作量大, 高溫、高壓、侵蝕以及不同程度的摩擦, 其磨損量是很大的, 零件需要定期報廢和更換。對于耕地機械、整地機械和收割機械如犁、中耕機、播種機和收割機,作業時局部磨損很快, 零件報廢是因為局部的損壞。為了提高零件的使用壽命, 修復工作有著極大的意義。激光加工具有選區作用的獨特優點, 而且激光熔覆可以方便地修復磨損部位, 使零件不因為局部損壞而報廢, 提高了零件的可靠性和使用壽命,在投人費用最小的情況下重新達到更佳的性能要求。此外,用激光對模具進行修復, 可以大大提高模具的壽命, 又不受形狀和尺寸的限制, 在農機制造中也應大力推廣和采用。
3.激光加工技術在農機制造中應用現狀及前景
3.1激光加工技術在農機制造中的應用在我國尚不普遍, 主要是該行業對激光技術的應用還存在不同程度的神秘感和偏見。另外, 對激光技術的宣傳也不夠, 缺乏實踐。因此, 農機企業應盡快引進吸收工業生產中成熟的科研成果,利用好工業中已建立的多功能激光加工中心, 使其為更多的農機企業服務。
3.2激光加工技術的引人可以大幅度提升農業機械的制造水平。但對加工類型的選擇及激光器的使用, 要從基礎做起, 只有在充分掌握這種先進加工方法的情況下, 才能更好地改進傳統工藝, 發揮新技術的優勢。激光加工技術集成了CAD技術、數控技術、激光技術和材料技術等現代科技成果,技術涉及范圍廣。因此, 農機企業在上激光制造項目時, 一定要分析企業自身條件和需求, 向其他機械企業咨詢, 看準方向, 找到結合點, 循序漸進地進行。
3.3近年來, 大功率激光器和輔助設備的制造技術日益提高, 其基礎理論及生產技術日益成熟, 與其他加工設備相比, 大功率激光器的價格也不是很高。因此, 激光加工技術
在農業機械制造中的應用具備了一定的外部條件。另外, 隨著農業工業化的決速發展, 農業制造企業的實力明顯增強, 對產品質量的要求越來越高, 為激光加工技術在農業機械制造中的應用提供了內部動力和條件。因此, 目前激光加工技術在農業機械制造中的應用具備了條件。從農機應用領域來看,快速成型、熔覆及熱處理是激光加工技術應用的主要內容。
【關鍵詞】GPS定位技術工程測量加護分析數字化 攝影測量
中圖分類號： P228.4 文獻標識碼： A 文章編號：
一．引言。
工程測量通常是指在工程建設的勘測設計、施工和管理階段中運用的各種測量理論、方法和技術的總稱。傳統工程測量技術的服務領域包括建筑、水利、交通、礦山等部門，其基本內容有測圖和放樣兩部分。現代工程測量己經遠遠突破了僅僅為工程建設服務的概念，它不僅涉及工程的靜態、動態幾何與物理量測定，而且包括對測量結果的分析，甚至對物體發展變化的趨勢預報。
二．工程測量實施的階段性分析。
1.規劃設計階段。
主要是提供大比例尺地形圖。采用的方法主要有地面人工測圖和攝影測量成圖兩類。
（1）. 地面人工測圖。是根據由總體到局部的原則，先在測區內建立平面和高程控制網點(見工程控制測量)，然后根據控制點測繪地物、地貌。近年來，隨著電子速測儀和機助制圖系統的發展，可以應用多功能整體式或組合式的電子速測系統取得地物和地貌特征點的三維坐標數據，輸入制圖系統自動成圖。
（2）. 攝影測量成圖。是對地面進行攝影，對像片加以判讀、量測和處理，以獲得所需資料。最先應用的是地面攝影測量，即在地面上用攝影經緯儀攝取測區的像片，據以成圖。后來發展為航空攝影測量，它已成為目前測繪地形圖的最主要、最有效方法。
近年來,隨著攝影器材和測圖儀器的改進,除了模擬測圖方式以外，發展了解析測圖方式，即利用立體坐標量測儀對像片量測進行解析處理，獲得地形的數據資料。解析測圖儀除了與一般模擬立體測圖儀一樣測圖外,還可進行區域網點加密和數字化測圖,獲得數字地圖。地面形態的數字表達稱為“數字地面模型”，它可用來解決工程設計中繪制斷面圖、計算土石方量等問題。
2.施工階段工程測量工作。
主要是按照設計和施工的要求，先建立施工控制網點,然后根據控制網點,在實地上以適當的精度放樣出建筑物與生產設備各部分的位置，作為施工和安裝的依據。放樣工作包括平面位置放樣和高程放樣。平面位置放樣通常采用極坐標法、直角坐標法以及交會法等。高程放樣通常是根據高程控制網點用水準測量方法進行。近年來，已在施工測量中應用了激光測量儀器，例如：激光準直儀、激光垂線儀、激光平面儀、激光經緯儀、激光水準儀等（見工程測量儀器）。這不僅提高了測量的精度和速度，而且有助于實現自動化。
3. 經營管理階段的工程測量工作。
主要是為了監視工程建筑物的現狀，保證安全運營所進行的建（構）筑物變形觀測。包括垂直位移（沉降）、水平位移、傾斜、撓曲，以及風振、日照等變形觀測項目，其特點是要求建立較高精度的變形觀測控制網和穩固的基準點。對于觀測的精度要求與所采用的方法，因各項工程的要求不同，差異較大。野外觀測工作完成以后，經過平差計算和初步整理，應用統計檢驗的方法來分析變形觀測成果的可靠性，應用回歸分析的方法探討變形的規律性。垂直位移（沉降）觀測，通常采用精密水準測量方法。使用液體靜力水準測量法，可將液面的高程變化轉換成電感輸出，有利于實現觀測自動化。建筑物的水平位移觀測，由于它本身受力條件的不同，位移的方向不同，觀測方法也就不同。對于任意方向的位移觀測，常采用角度前方交會法，對于發生在某一特定方向的位移觀測常采用基準線法。基準面的建立，可應用經緯儀的視線、拉緊的鋼絲或者激光束。觀測點相對于基準面的偏離值，可以用人工觀測，也可以利用光電傳感技術，實現自動化。建筑物的位移、傾斜、撓曲和瞬時變形觀測，除了采用大地測量方法外，也可以應用近景攝影測量技術。
三．工程測量技術的現狀。
1. 地面測量儀器。
20 世紀 80 年代以來出現許多先進的地面測量儀器，為工程測量提供了先進的技術工具和手段，如：光電測距儀、精密測距儀、電子經緯儀、全站儀、電子水準儀、數字水準儀、激光準直儀、激光掃平儀等，為工程測量向現代化、自動化、數字化方向發展創造了有利的條件，改變了傳統的工程控制網布網、地形測量、道路測量和施工測量等的作業方法。三角網已被三邊網、邊角網、測距導線網所替代；光電測距三角高程測量代替三、四等水準測量；具有自動跟蹤和連續顯示功能的測距儀用于施工放樣測量；無需棱鏡的測距儀解決了難以攀登和無法到達的測量點的測距工作；電子速測儀為細部測量提供了理想的儀器；精密測距儀的應用代替了傳統的基線丈量。
2.GPS定位技術。
GPS是美國從20世紀70年代開始研制,歷時20年,耗資200億美元,于1994年全面建成,具有海、陸、空進行全方位實施三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。隨著GPS定位技術的不斷改進,軟、硬件的不斷完善,長期使用的測角、測距、測水準為主體的常規地面定位技術,正在逐步被以一次性確定三維坐標的高速度、高精度、費用省、操作簡單的GPS技術代替。
在我國 G P S 定位技術的應用已深入各個領域，國家大地網、城市控制網、工程控制網的建立與改造已普遍地應用 G P S 技術，在石油勘探、高速公路、通信線路、地下鐵路、隧道貫通、建筑變形、大壩監測、山體滑坡、地震的形變監測、海島或海域測量等也已廣泛的使用 G P S 技術。隨著D G P S 差分定位技術和 R T K 實時差分定位系統的發展和美國 A S 技術的解除，單點定位精度不斷提高，G P S 技術在導航、運載工具實時監控、石油物探點定位、地質勘查剖面測量、碎部點的測繪與放樣等領域將有廣泛的應用前景。
3. 數字化測繪技術。
數字化測繪技術在測繪工程領域得以廣泛應用，使大比例尺測圖技術向數字化、信息化發展。大比例尺地形圖和工程圖的測繪,歷來就是城市與工程測量的重要內容和任務。
常規的成圖方法是一項腦力勞動和體力勞動結合的艱苦的野外工作,同時還有大量的室內數據處理和繪圖工作,成圖周期長,產品單一,難以適應飛速發展的城市建設和現代化工程建設的需要。隨著電子經緯儀、全站儀的應用和 GEOMAP 系統的出現,把野外數據采集的先進設備與微機及數控繪圖儀三者結合起來,形成一個從野外或室內數據采集、數據處理、圖形編輯和繪圖的自動測圖系統。
4. 攝影測量技術。
攝影測量技術已越來越廣泛的在城市和工程測繪領域中得以應用，由于高質量、高精度的攝影測量儀器的研制生產，結合計算機技術中的應用，使得攝影測量能夠提供完全的、實時的三維空間信息。不僅不需要接觸物體，而且減少了外業工作量，具有測量高效、高精度，成果品種繁多等特點。在城市和工程大比例尺地形測繪、地籍測繪、公路、鐵路以及長距離通訊和電力選線、描述被測物體狀態、建筑物變形監測、文物保護和醫學上異物定位中都起到了一般測量難以起到的作用，具有廣泛的應用前景。由于全數字攝影測量工作站的出現，為攝影測量技術應用提供了新的技術手段和方法，該技術已在一些大中城市和大型工程勘察單位得以引進和應用。
六．結束語
在人類活動中，工程測量是無處不在、無時不用，只要有建設就必然存在工程測量，因而其發展和應用的前景是廣闊的。
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關鍵詞：電感耦合等離子體質譜，激光剝蝕，硫磺，微量元素
0前言
質譜分析法是利用點電感耦合等離子體（ICP）和質譜（MS）技術的聯合是80年代分析化學領域最成功的一次創主。從1980年由美國Lowa大學Ames實驗室的Houk和Fassel等人及英國Surrey大學的Gray等聯名發表文章以來,ICP-MS已經迅速發展成為一種廣泛應用并受到高度評價的新技術。
ICP-MS以靈敏度高，檢出線低，分析速度快，動態線性范圍寬和干擾少，多元素同時檢測等優點而著稱。近年來，各種新型號的ICP-MS儀器不斷出現與分析功能的日趨完善進一步推動了ICP-MS的發展和應用。該分析已廣泛的應用于地質，冶金，環境，醫學，材料和司法鑒定中。論文參考網。
本文用激光剝蝕電感耦合等離子體質譜儀進行了刑偵案例中硫磺樣品的檢測,對送檢的樣品進行了前處理,精確測定了樣品中的微量元素,對送檢的嫌疑樣品和現場的取樣進行了對比,為公安司法部門提供有力的鑒定佐證。
1.實驗部分
1.1儀器與試劑
1.1.1儀器
Agilent 7500a電感耦合等離子體(Agilent TechnologiesCo.Ltd,USA)質譜儀, 激光系統：GeoLas2005,Milli-Q超純水系統(Millpore,Bedford MA).
1.1.2試劑與樣品
硫磺及采集地: 案發現場(江蘇),其他周邊縣鎮;
成分分析標準物質:國際標準物質NIST610; BHVO-2;
5%HNO3標準溶液系列:由標準儲備液逐級稀釋而成;
去離子水(18.2MΩ·cm):由Milli-Q超純水系統(Millpore,BedfordMA)制得;
1.2儀器工作參數
儀器工作參數見表1。
表1 儀器工作參數
【論文摘要】：介紹了光機電一體化技術特征，研究了國內外技術現狀和發展趨勢，指出了未來發展前景和一些重要技術熱點。
近些年來，光機電一體化技術得到迅猛發展，在民用工業和軍事領域得到廣泛地應用。因此，光機電一體化技術成為當今機械工業技術發展的一個主要趨勢。
1.光機電一體化技術特征
光機電一體化系統主要由動力、機構、執行器、計算機和傳感器五個部分組成，相互構成一個功能完善的柔性自動化系統。其中計算機軟硬件和傳感器是光機電一體化技術的重要組成要素。與傳統的機械產品比較，光機電一體化產品具有以下技術特征。
1.1體積小，重量輕，適應性強，操作更方便
光機電一體化技術使得操作人員擺脫了以往必須按規定操作程序或節后頻繁緊張地進行單調重復操作的工作方式，可以靈活方便地按需控制和改變生產操作程序，任何一臺光機電一體化裝置的動作，可由預設的程序一步一步控制實現，甚至實現操作全自動化和智能化。
1.2功能增加，精度大幅提高
光機電一體化系統包括以激光、電腦等現代技術集成開發的自動化、智能化機構設備、儀器儀表和元器件。電子技術的采用使得包饋控制水平提高，運算速度加快，通過電子自動控制系統可精確按預設動作，其自行診斷、校正、補償功能可減少誤差，達到靠單純機械方式所不能實現的工作精度。同時，由于機械傳動部件減少，機械磨損及配合間隙等引起的誤差也大大減小。
1.3部分硬件實現軟件化，智能化程度提高
傳統機械設備一般不具有自維修或自診斷功能。光機電一體化技術使得電子裝置能按照人的意圖進行自動控制、自動檢測、信息采集及處理、調節、修正、補償、自診斷、自動保護直至自動記錄、顯示、打印工作結果。通過改變程序，指令等軟件內容而無需改動硬件部分就可變換產品的功能，使機械控制功能內容的確定和變化趨勢向"軟件化"和"智能化"。
1.4產品可靠性得到提高，使用壽命增長
傳統的機械裝置的運動部分，一般都伴隨著磨損及運動部件配合間隙所引起的動作誤差，導致可動摩擦、撞擊、振動等加重，嚴格影響裝置壽命、穩定性和可靠性。而光機電一體化技術的應用，使裝置的可動部件減少，磨損也大為減少，像集成化接近開關甚至無可動部件、無機械磨損。因此，裝置的壽命提高，故障率降低，從而提高了產品的可靠性和穩定性。
1.5融合了多種學科新技術，衍生出許多功能更強、性能更好的新產品
光機電一體化產品的研究開發涉及到許多學科和專業知識，包括數學、物理學、化學、聲學、機械工程學、電力電子學、電工學、系統工程學、光學、控制論、信息論和計算機科學等。例如人們很熟悉的靜電復印機、彩色印像機等，就是一種由機、電、光、磁、化學等多種學科和技術復合創新的新型產品。光機電一體化技術將光電子技術、傳感器技術、控制技術與機械技術各自的優勢結合起來，衍生出許多功能更強、性能更好的新一代技術裝備。
1.6產品系統性增強，各部分系統間協調性要求提高
光機電一體化是一門學科的邊緣科學技術，多種技術的綜合及多個部分的組合，使得光機電一體化技術及產品更具有系統性、完整性和科學性。其各個組成部分在綜合成一個完整的系統中相互配合有嚴格的要求，這就要求各種技術揚長避短，提高系統協調性。
2.研究現狀和發展趨勢
2.1研究現狀
自從我國實行改革開放以來，科技領域急起直追，我國的光機電一體化技術已取得明顯的成效，數控產品有了很大的提高，尤其是經濟型靈敏數控裝置發展很快，是我國特有的經濟實用產品，不但適用國內市場的需要，部分產品還隨主機配套出口。國內的機械產品采用可編程控制器（PC）和微電子技術控制設備也越來越多，覆蓋面也日益擴大，從紡織機械、軸承加工設備、機床、注塑機到橡膠輪胎成型機、重型機械、輕工業機械都是如此，我國自行研制和生產的光機電設備，在質量上也有重大突破，為今后的推廣應用打下了良好的基礎。
2.2發展趨勢
光機電一體化技術已經滲透到各個學科、領域，成為一種新興的學科，并逐漸成為一種產業，而這些產業作為新的經濟增長點越來越受到高度重視。從世界科學技術的發展情況來看，光機電一體化技術的未來技術熱點主要包括：
（1）激光技術
1）高單色性，利用激光高單色性作精密測量時，可極大地提高測量精度和量程。
2）高方向性，因具有很遠距離傳輸光能和傳輸控制指令的能力，從而可以進行遠距離激光通信、激光測距、激光雷達、激光導航以及遙控。
3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦點附近可產生幾千到幾萬度的高溫，可使照射點物體熔化或汽化，對各種各樣材料和產品進行特種加工。
4）相干性，由于激光速頻率單一、相位方向相同。適用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光學計算機的研制，而在實際運用中也會通過一些激光技術改變激光輻射的特性，應用范圍更廣。
（2）傳感檢測技術
1）激光準直，能夠測量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三維空間的基準測量。
2）激光測距，其探測距離遠，測距精度高，抗干擾性強，體積小，重量輕，但受天然影響大。
3）光纖探測器，在目標很小，間隔受限或危險的環境中，最常選用的是光纖探測器。
其他還有激光打孔、刻槽=標記、光化學沉積等加工技術。
（3）激光快速成型技術
激光快速成型是利用計算機將復雜的三維物體轉化為二維層，將熱塑性塑料粉末或膠粘襯底片材紙張燒結，由點、線構造零件的面（層），然后逐層成型。激光快速成型技術可使新產品及早投放市場，極大地提高了汽車生產企業對市場的適應能力和產品的競爭能力。
（4）光能驅動技術
利用光致變形材料可制作光致動器和光機器人。現已研制成功一種光致動器，其工作原理是將光照在形狀記憶合金上，反復地通、斷使材料伸縮，再利用感溫磁性體的溫度特性，將材料末端吸附在襯底上。利用材料本身的伸縮和端部的吸附特性，加上光的通斷便能實現所要求的動作。實驗驗證，該致動器能可在頂面步行。這種狀態目標處于初級階段，如果能發現具有優異光作用特性的動態物質，則可使光能驅動技術廣泛應用。
3.結語
技術上的改革和與之相配套的技術支持是創新技術的基礎。開發光機電一體化產品有不同的層次和靈活的自由度。在機械技術中恰當地引入電子技術，產品的面貌和行業的面貌就可以迅速發生巨大變化。產品一旦實現光機電一體化，便具有很高的功能水平和附加價值，將給開發生產者和用戶帶來巨大的社會經濟效益。
參考文獻
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論文導讀：選擇性激光燒結（SLS）是快速成型技術的一個重要分支，它以可加工材料的廣泛、無需支撐等優點在原型制造、模具制造等方面得到了廣泛的應用。本文采用選擇性激光燒結工藝，燒結金屬與粘結劑的混合物制作的“綠件”，經過兩次燒結→熔滲的后序處理，使原型件的強度、密度、表面精度得到了極大的改善，可直接用于模具和電加工的電極。用金相顯微鏡觀察試樣熔滲前后的組織，并測其孔隙度。
關鍵詞：快速成型,激光燒結,熔滲
選擇性激光燒結（SLS）是快速成型技術的一個重要分支，它以可加工材料的廣泛、無需支撐等優點在原型制造、模具制造等方面得到了廣泛的應用。但是由于受到設備激光功率的限制，燒結材料多采用低熔點的石蠟、環氧聚脂等，直接燒結高熔點的金屬材料很難實現。目前國內對燒結金屬材料的嘗試是以低熔點的材料作為粘結劑，將金屬顆粒嵌接到一起，金屬顆粒未有真正意義上的燒結。這種燒結件強度低、精度一般，表面相當粗糙，只能作為外觀評估的模型。
本文采用選擇性激光燒結工藝，燒結金屬與粘結劑的混合物制作的“綠件”，經過兩次燒結→熔滲的后序處理，使原型件的強度、密度、表面精度得到了極大的改善，可直接用于模具和電加工的電極。
1 實驗方法
1.1 原料
試驗采用–200目的還原鐵粉，用環氧聚酯和少量的固化劑對其進行包衣處理，以不同的體積比混合，配比如表1。。熔滲材料為300目的銅粉，在100噸壓機上壓制成與試樣同直徑的壓坯，壓坯重量由試樣所需的最終密度決定（本試驗最終理論密度為8.7g/cm 3 ）。
表1試樣組分比
組分 試樣 還原鐵粉 環氧聚酯 固化劑 V/V 1# 45% 45% 10% 2# 56% 33% 11% 3# 59% 35% 6% 4# 67% 16% 17% 5# 80% 14% 6%
這是一種尷尬，且并不少見——
基礎研究領域，中國的SCI論文數已經排在世界第二位，卻至今未能奪得一項自然科學領域的諾貝爾獎；工業技術領域，前有神九嫦娥上天、蛟龍深潛入海等國防科工領域的新聞頻頻爆出，后卻有航空發動機、汽車關鍵零部件仍靠舶來品供給的警鐘不停敲響……
這同樣是一種昭示，在偌大的中國，一些關鍵的科技難點尚未有足夠的人力、物力去攻克。解決問題尚且如此，提出一個新的問題則變得更難。其背后的真正問題在于，當中國的科學家們抱怨論文數量崇拜造成一堆學術垃圾，工程師們對關鍵性工藝技術的改進又無法被納入學術成果時，我們長期沿用的英美模式的論文評價體系仍在繼續。
要打翻身仗，讓中國的技術追趕不再尷尬，出路到底在哪里？
宏大命題的背后，總有小的切入點。就好似在戰場上，我軍從正面攻擊，敵人跑了，如果兩者速度相差無幾，照著原路追永遠追不上，只有包抄才有希望，科技界同樣如此。靠什么包抄？基礎研究，因為你永遠都不知道知識創新中有多少靈感、多少頓悟可能出現。
要高速發展，工業、制造業的成長至關重要。但當前信息化大潮來襲，把中國工業化打了個措手不及。
傳統制造變成了數字化制造，包括計算機輔助設計、輔助工程分析、輔助工藝規劃和輔助生產加工等；傳統的產品生產，也成了產品智能化，從家電、汽車到飛機都在越來越多地運用自動控制和人工智能技術。
這些新事物的不斷涌現依靠的多是科學上的積累，而這也正是中國高校、科研院所乃至軍事研發部門不愿放棄，并一直努力“包抄”的領域——基礎研究。
“為什么不公開反對論文崇拜，因為我們還需要它！”程基偉說，我們在知識創新、科學探索上的欠賬是歷史造成的，后來人需要做的就是不斷地積累，不否認在積累的過程中會冒出一些垃圾，卻也在所難免。
科學決定著人類的認知，也決定了技術的發展空間，而技術卻決定著人類能否改變以及改變這個世界的程度。
科學與技術是相融相生的關系，如同中國科技命題的兩部分。盛產論文還是升級技術，這并不是非黑即白的問題。
國家最高科學技術獎得主王選研制漢字激光照排系統的經歷就是一個直觀的例子。西方國家用了40年的時間，才從第一代照排機發展到第四代激光照排系統，而我國卻從落后的鉛字排版一步就跨進了最先進的技術領域，使我國印刷業的發展歷程縮短了近半個世紀，并且使印刷行業的效率提高了幾十倍。
這對中國來說，是一次成功的技術“追趕”，并由此引發了我國印刷出版業的產業革命。早在2006年，漢字激光照排系統就已占據了中國報業99%、海外中文報業80%的市場份額。
但另一方面，漢字信息處理及電子照排機的研制，實際上已超出工業化的范圍。比如，用計算機自動生成精確的各種字體的漢字，并自動排版，要處理的信息量非常大，必須靠基礎學科尤其是數學的方法才能解決。王選畢業于北京大學數學系，他研究出一套新的算法，才使得計算機能處理如此龐大的信息量。從這個意義上來說，漢字激光照排系統又是基礎研究領域“包抄”的成果。
慶幸的是，在基礎研究這條包抄創新路上，不管是科學家持續增強的自覺性，還是輿論上不斷高漲的呼聲，都讓人欣喜。然而，對于技術追趕，這堂課補起來卻沒那么容易。
早在10年前，程基偉在英國倫敦大學材料系留學期間發現，一般認為不會腐蝕的玻璃鋼，在一些特殊的環境下仍然會應力腐蝕開裂，這引起他的興趣，為此，他以玻璃鋼的應力腐蝕為題做了研究。
回國后，他想繼續做下去，卻在申請科研經費時被潑了一盆“冷水”。反對的意見是“玻璃鋼是傳統材料，研究沒有太多新意。”直到今天，玻璃鋼的應力腐蝕在國內仍鮮有人關注。
該現象一直延續至今，且在國家層面的科研項目里，其評價指向對此十分吝嗇。
于是在資源投放方面，有學者呼吁，應增加國家設立的重大科技專項的覆蓋面和數量，并增設一般科技專項系列，將長期未能實現國產化的民用技術和產品列入其中，并在社會上以公開招標的方式征求研發者。他們的理由很簡單，當今中國之所以在軍工、航天、農業科技不至于“落后”，恰是因為國家在這些領域還擔當著需求者的角色。
關鍵詞 激光熔覆；注塑模具；性能
Abstract：In this paper, YAG solid-state laser on the injection mold steel 2738 for cladding repair test. Experimental results show that the pre-wire-type cladding repair injection molds is entirely feasible, select the appropriate process parameters in the premise, to be uniform microstructure, defects minimal cladding layer and the substrate to form a good metallurgical bonding, cladding layer after the repair of the highest hardness: 388.72HV. Wear performance testing shows that this type of repair method meet the requirements of injection mold repair.
Keywords：Laser cladding; injection mold; performance
前言
制造業的飛速發展，使得注塑模具在塑料加工中扮演的角色越來越重要，注塑模具產品的產量也是逐年的增加。注塑模具由于單件生產，所以對模具的要求是較高的，而且有些注塑模具結構比較復雜，使得模具的設計制造周期較長而且造價也較高。模具在使用過程中還會有各種各樣的失效形式，例如：磨損、疲勞失效、劃痕、溝槽和腐蝕等等，造成整個模具無法使用，這樣無疑是一種資源的浪費，不利于可持續發展的主題。那么對注塑模具的修復就顯得至關重要了。當前大多數企業修復模具采用的方法有很多，總結起來大概為：軟氮化、熱噴涂、電刷鍍、微脈沖MIG焊等 [1] 。以上這些注塑模具修復手段雖然在一定程度上發揮著積極作用，也給企業帶來了可觀的經濟效益，但隨著注塑模具向著小型化、精密化、復雜化方向的發展，再加上這些傳統技術的缺陷，已使它們不能滿足日益發展的注塑模具的修復需求了[2]。為此需要尋找一種全新的修復手段，激光熔覆修復技術是一種先進的、高效的修復手段，在航空、機械、建筑及國防工業等部門有望得到廣泛應用[3]。與其他傳統修復手段相比，激光熔覆修復具有以下一些特點：①熔覆層晶粒細小、結構致密、化學組織均勻；②能夠較容易實現對模具的精密修復，修復后熱影響區較小，能夠與基體形成很好的的冶金結合，結合強度較高；③熔覆材料的選擇較為廣泛，一些鎳基、鈷基和鐵基合金都可作為熔覆材料；④激光的光斑可以進入特別細小的區域或是其他技術手段難以接近的區域，而且材料的消耗較少，具有優良的性價比；⑤熔覆過程是可以通過計算機來控制的，易于實現激光熔覆工藝參數的智能化和工藝過程的自動化[4]。
1實驗材料及方法
1.1實驗材料
注塑模具（即基體）材料規格為10mm×10mm×50mm的矩形塊，實驗前用砂紙將表面氧化皮去除干凈，熔
絲材料規格為0.5mm×500mm。本篇論文所選基體材料和熔覆材料同為2738鋼，成分見表1。
表12738鋼的化學成分
元素 C Cr Mn Mo Ni Fe
含量（wt%） 0.37 2.0 1.1 0.4 1.0 Bal
1.2實驗方法
將熔絲平整地固定在基體表面上，作單道單層熔覆試驗。按照設計好的工藝分別做不同的試驗研究，試驗完成后，總結熔覆后的宏觀表面形貌特點，然后沿橫斷面將熔覆后的試樣切開，在金相顯微鏡下對熔覆層微觀形貌進行觀察，得出熔覆效果最佳的工藝參數為：單脈沖能量為15J，重疊率為85%，從而進一步對其進行性能分析。實驗采用激光器為：脈沖Nd：YAG固體激光器。
2 實驗結果
2.1 顯微組織和硬度檢測結果
在最佳工藝參數下獲得的熔覆層沿橫斷面的顯微組織如圖1。形成的熔覆層形貌較好，熱影響區較窄而且對稱性好，無宏、微觀缺陷。
熔覆層及基體的顯微硬度按圖2所示的測試點進行測量，測試點分別為1、2、3、4、5且測試點間有一定的距離間隔，每個測試點的硬度值為該點水平面上不同三個位置硬度的平均值[5]，顯微硬度曲線如圖3所示。顯微硬度計的加載砝碼為200g、加載保持時間15s。
圖2 顯微硬度測試點
圖1 熔覆層光學顯微形貌100X圖3 顯微硬度值曲線
2.2掃描電子顯微分析
在最佳工藝參數下修復后的熔覆層、結合區及基體的掃描電子顯微組織如圖4所示，從圖中可知熔覆層組織致密、均勻，無宏、微觀缺陷，結合區與基體的為良好的冶金結合。
圖4熔覆層、結合區及基體掃描電鏡形貌2000X
3 分析與討論
3.1最佳工藝參數對顯微硬度的影響
熔覆層的硬度與修復后的質量有著密切的聯系，硬度的好壞直接影響著材料本身的性能，它是材料能否具有優良性能的保障。從圖3顯微硬度曲線可知從測試點1到5硬度的變化趨勢為：先增大再減小。
首先，由于激光的功率較大，熔覆表面是激光光斑最先達到的地方，能量的損失還不是很多，這使得表面上熔點較低的元素燒損嚴重，致使涂層的硬度稍低一些。之后隨著距表面距離的增加硬度先是上升，在下降。這是由于激光作用在熔覆材料上時產生很高的熱量，熱量的傳送形式主要是通過熱傳導的方式進行的，傳導的方向是從熔覆層向基體方向，那么就存在著溫度梯度，而且溫度梯度從測試點1到3是逐漸增大的，溫度梯度越大造成的組織越粗大，溫度梯度越小組織越細密，所以從測試點1到3硬度是逐漸增大的，從圖3中可以看出測試點3處的硬度最高為：388.72HV。出現這一現象的原因主要是與熔池的冷卻有關，此處的溫度梯度和過冷度都較大，因此最先開始凝固，隨后熔池的表層（即測試點1和2的位置）處的熱量開始向外或沿著與基體接觸的次表層（即測試點3的位置）傳導，這樣次表層處相當于重新承受了熱量而歷經組織的轉變，相當于淬火的過程，所以此處的硬度值最高。從圖1中可以看到從熔覆層到基體之間還存在著一個過渡的區域，我們把這一區域叫做熱影響區，在激光熔覆的過程中基體會對熱影響區有一個稀釋的作用，部分基體溶入其中導致結構的變化，使得顯微硬度增加，所以此處的硬度高于基體的硬度。那么基體的硬度為最低：342.74 HV。
3.2最佳工藝參數對摩擦磨損性能的影響
試樣是在M-200磨損試驗機下進行快速磨損，加載載荷為10Kg，時間為5min。首先取三個未經熔覆處理的試樣進行實驗，測得的這三個試樣磨損前后質量差的平均值為：0.00497Kg。然后取三個經過熔覆處理的試樣進行試驗，同樣測得的這三個試樣磨損前后質量差的平均值為：0.01313Kg。
通過熔覆前后的質量差的對比可知，同種條件下參與熔覆修復試樣的磨損量要遠大于未參與熔覆修復試樣的磨損量。得出這樣的結論正是符合實際要求的，因為我們修復的是注塑模具，塑料制品不同與金屬，倘若修復后的磨損性能遠遠好于未修復前的，那么會在成型的塑料制品上有所體現，在修復的位置所對應的塑料制品處往往會不同與其他地方，這樣就造成產品的不合格，這應該是我們要避免的。
4 結論
1）從測試點1到5硬度的變化趨
勢為：先增大再減小，在基體接觸的
次表層（即試點3處）的硬度最高為：388.72HV，基體（即測試點5處）的硬度最低為：342.74 HV。
2）同種條件下參與熔覆修復試樣的磨損量要遠大于未參與熔覆修復試樣的磨損量，符合注塑模具的修復要求。
3）在做磨損試驗過程中采用的摩擦副為金屬，而不是塑料，據此我們還可得出修復后的注塑模具不宜做金屬模具。
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關鍵詞：注塑模具；激光熔覆；修復
Abstract：In this paper, YAG solid-state lasers for cladding of 2738 steel mold repair test process parameters studied. For optimal repair process, and on this basis, changes in process parameters, and then come to the macro and micro organizational changes in morphology and hardness variation.
Keywords: injection mold; laser cladding; repair
前言：
隨著數控加工裝備水平的提高，我國注塑模具的發展速度越來越快，它已漸漸成為模具品種的“新星”。注塑模具在整個模具行業中所占的比重也伴隨著中國汽車、電子通信、建筑材料業的快速發展而逐年提高，而且發展速度是其他模具難以企及的。例如：注塑模具在汽車行業的廣泛應用，汽車作為現在交通的重要工具，其市場自然是巨大的，十分有潛力的[1]。近年來，隨著塑料產品的需求越來越多，對注塑模具的要求也就越來越高。因此，精密、大型、復雜、長壽命注塑模具的發展將會高于總量發展速度 [2] 。
注塑模具作為一種長期性工作的工具，必然也會產生模具本身的失效，由于一些較為精密、復雜的注塑模具生產周期較長、制造費用較高，所以失效后對其進行修復就成了重中之重的問題。而且文獻[3]中已明確表明傳統的修復模具手段，如：熱噴涂、電刷鍍、微脈沖MIG焊等已經不能滿足那些精密程度高、復雜程度深的模具修復要求了，為此激光熔覆修復技術受到了人們的廣泛關注。較其他傳統修復手段相比，激光熔覆修復具有以下特點：
（1）激光熔覆可以再低熔點的工件上熔覆一層高硬度的熔覆層，從而大大提高工件表面硬度，這樣實現了利益的最大化，而且熔覆層可與基體形成優良的冶金結合，微觀結構細密，熱影響區小。
（2）在操作過程中可實現對工藝參數的自動化，使得整個過程簡單、快捷。熔覆過程中不產生有害氣體或物質，防護也很容易 [4] 。
（3）激光的光斑可較容易進入特別細小的區域或是其他修復手段難以接近的區域，而且材料的消耗少，具有很高的性價比 [5] 。
激光熔覆過程是一個極其復雜的過程，而對工藝參數準確的控制更是獲得良好修復質量的保障。本文就從
工藝參數的角度出發，得出了熔覆修復注塑模具的最優工藝參數，并在此基礎上對工藝參數進行改變，進而得出宏、微觀形貌組織變化及硬度值的變化規律。
1實驗材料及方法
1.1實驗材料
本次試驗采用預置絲式熔覆修復注塑模具試驗，注塑模具（即基體）材料規格為10mm×10mm×50mm的矩形塊，熔覆材料規格為0.5mm×500mm。本篇論文所選基體材料和熔覆材料同為2738鋼，成分見表1。
1.2實驗方法
首先，根據文獻[6]，引入單脈沖能量（W）定義：單脈沖能量是指脈沖激光器輸出單個脈沖激光的能量，這部分能量主要用來熔化熔覆材料和基體材料形成熔池。單脈沖能量的方程式為：W=UIτ×3%。W為激光的單脈沖能量，單位為焦耳(J)；U為激光器的外接電壓，單位為伏特(V)；I為通過激光器的電流，單位為安培(A)；τ為激光器的脈沖寬度，單位為秒(s)；3%為激光器的總光電轉化率。
在引入重疊率的定義：重疊率(OL)定義為前一個脈沖光斑的直徑和緊接它后的一個脈沖光斑直徑的重疊長度與激光光斑直徑(D)的百分比。重疊率的方程為：
其中V為激光的掃描速度(mm/min)，f為激光的脈沖頻率(HZ)，D為激光光斑直徑(mm)。
方程單脈沖能量和重疊率分別將三個參數的影響歸結為一個參數的影響，這樣簡化了工藝參數，有利于工藝參數的調整。為確保基體與熔覆層形成較好的冶金結合，單脈沖能量是保證，而重疊率是得到平整、光滑、均勻熔覆層的前提。單脈沖能量和重疊率相結合，相互制約，當取得最佳值時，就能獲得理想的熔覆層。
1.3實驗結果與分析
1.3.1最優工藝參數的選取
在熔覆過程中，以單脈沖能量和重疊率為變量，通過一些列實驗設計，最后得出最佳工藝參數。工藝參數及熔覆層修復質量見表2。
根據經驗當單脈沖能量的值小于7.5 J時無論重疊率的值選取多少都不能保證熔覆層成型，所以說單脈沖能量是成型的重要保障。
工藝由1到3可知：單脈沖能量繼續增大，重疊率過大時，顯微組織觀察都未能形成良好的熱影響區，而工藝2由于重疊率過低使得形成的熔覆層不太理想。工藝4和5表明所形成最優熔覆層的要求是：單脈沖能量為：15J，重疊率為：85%。工藝由6到11，表明由于單脈沖能量繼續增大，超過了最優值后，熔覆層或是熱影響區都不能很好地匹配起來。
綜上所述，當單脈沖能量為：15J，重疊率為：85%時，可獲得良好的熔覆質量，它們即為該實驗熔覆修復注塑模具最優工藝參數。
1.3.2 以單脈沖能量為參數改變電流和脈沖寬度實驗結果與分析
當U=380V、f=12Hz、V=79.5mm/min、D=0.5mm在最優工藝的基礎上，通過適當地調節激光器電流I和脈沖寬度τ，觀察熔覆層宏、微觀變化情況并得出硬度值變化規律。變化參數后宏觀熔覆形貌如圖1所示。
1：I=160A τ=8.7ms 2：I=170A τ=8.6ms
3：I=180A τ=8.5ms 4：I=190A τ=8.4ms
圖1 不同參數下熔覆層宏觀成型圖
由圖1可知，在最佳工藝的基礎上，適當地改變激光器的電流（依次增大）和脈沖寬度（依次減小），對熔覆層的宏觀形貌影響不大，進一步研究變參數后熔覆層的微觀組織結構及顯微硬度變化規律。最優工藝參數下（記為0號）及變化參數后試樣2和4熔覆層在掃描電鏡下的微觀形貌如圖
2所示。
圖2 掃描電鏡下熔覆層的微觀形貌2000X
分別將變參數后的試樣1、2、3、4及取得最優工藝參數的試樣的熔覆層沿垂直方向將它們切開，研磨、拋光后，在各個試樣的熔覆層的相同位置選取一點，用 FM700顯微硬度計測量熔覆層上的每個點的硬度，加載砝碼為0.2kg、加載保持時間15s。顯微硬度曲線如圖3所示。
圖3 熔覆層顯微硬度曲線
由圖3可知，熔覆層的硬度值變化規律是：先下降，然后在一定范圍內趨于穩定，最后急劇下降。
由圖2試樣熔覆層掃描電子顯微圖片觀察可知，隨著激光器電流的增大，脈沖寬度的減小，熔覆層的微觀組織結構逐漸從均勻、細密向針狀、粗大的方向發展。當到達一定的界限后，硬度值開始急劇下降。這一過程主要是由于電流起著決定作用，當電流增大時，輸入的能量就越高，使得熔覆層溫度過高造成組織長大傾向過大，從而形成了針狀、粗大的一些組織，同時電流過大會使得熔覆層組織燒毀嚴重，這些都將會造成顯微硬度值得下降，工作中我們應該避免，積極地尋求各參數間的最優配比。
2結論
（1）激光修復注塑模具最佳工藝參數
為：單脈沖能量為：15J，重疊率為85%。
（2）在最佳工藝基礎上，適當調節電流和脈寬，對熔覆層的宏觀形貌及尺寸的影響不大。
（3）在最佳工藝基礎上，適當增加電流值和減小脈寬值后，熔覆層的硬度值先下降，然后在一定范圍內趨于穩定，最后急劇下降，電流升高越多，最后硬度的下降就更加越明顯。
參考文獻
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關鍵詞: 三維激光掃描、誤差來源、精度
中圖分類號：O343.2文獻標識碼： A 文章編號：
一、引言
地面三維激光掃描技術是繼GPS技術后測繪領域的又一次革命，傳統的單點測量已無法滿足現代測繪對目標真實情況反映的要求，而三維激光掃描技術以其非接觸性、高效率、高精度、主動性的優點被不斷應用到更多的領域之中。
二、地面三維激光掃描儀的原理
從工作方式上地面三維激光掃描儀可以看做一臺高速運轉的自動測角、測距的無棱鏡全站儀[1]。一般包括掃描儀、控制系統和供電系統。掃描系統主要包括激光測距系統、激光測角系統、儀器內部控制校正系統和CCD相機。三維激光掃描儀通過儀器內部伺服馬達系統精密控制反射棱鏡的快速轉動，發射并接收物體反射的激光脈沖，測量每個激光脈沖傳播的時間（或相位差）并以此來計算掃描儀到被測目標的距離，同時角度編碼器記錄掃描瞬時的水平角、垂直角、目標的反射強度信息I。由測得的水平角、垂直角和距離根據公式（2.1）就可計算出目標點的空間三維坐標(X,Y,Z)[2]。
圖2.1地面三維激光掃描儀原理
(2.1)
三、地面三維激光掃描儀的誤差
與其他測量儀器相同，受掃描儀器本身構造缺陷、外界環境等其他各種因素的影響，地面三維激光掃描儀在掃描作業的過程中不可避免的存在誤差。
根據誤差的來源不同可將地面三維激光掃描儀誤差分為4類：與儀器相關的誤差、與被測物體有關的誤差、與操作有關的誤差以及與環境因有關的誤差。
1、與儀器相關的誤差：該誤差主要是由于儀器本身的性能缺陷造成的，主要包括激光測距誤差，測角誤差。激光測距信號處理的各個環節都會帶來一定誤差，主要是光學電子電路中激光脈沖回波信號處理引起的誤差。測距誤差的綜合體現為測距中的固定誤差和比例誤差，可以通過儀器校檢來確定它們的大小；測角誤差主要有水平角測角誤差和豎直角測量誤差，該誤差主要是因為掃描鏡的微小震動、伺服馬達的不均勻轉動等綜合因素引起的。
2、與被測物體有關的誤差：由于地面三維激光掃描儀需要接收被測物體反射的激光信號來計算坐標。因此，目標表面的反射特性對觀測結果有很大影響。不同距離、顏色、材質、粗糙度以及不同傾斜角度的物體反射率都不相同。距離的遠近影響時接收到的反射信號強度，距離越近信號越強，反之，信號越弱；不同顏色的光譜特性也不相同，對激光的吸收和反射強度都不相同，一般情況下，淺色物體的反射率大，深色物體的反射率小；目標表面粗糙時能產生更多的漫反射從而有更多的信號返回；當物體傾斜時，物體表面切平面法向量與激光束方向不重合，導致激光光束返回不能被完全接收，對測距、測角都有影響[3]。因此，要根據測量目標的不同合理設置測站的位置，以減小測量物體的反射特性對測量結果的影響。
3、與操作有關的誤差：操作人員的熟練和細心程度不同會引起地面三維激光掃描儀在對中、整平、目標框選以及各種掃描參數設置等各方面中產生相應的誤差。對于這些誤差，應認真按照規范對中、整平，根據不同的條件合理設置掃描間隔、溫度、濕度、大氣壓強等參數以減小這些人為誤差的影響。
4、與環境有關的誤差：不同的溫度、氣壓、磁場、天氣狀況會對地面三維激光掃描儀的內部精密部件和其發射的電磁波在空中的傳播路徑產生一定的影響，特別對于，大霧、陰雨天氣更會影響電磁波的傳播。對此，應該選擇合適的天氣保證在掃描儀在一定的溫度、氣壓和磁場環境范圍內工作并設置相應環境下的掃描儀參數。
四、總結
地面三維激光掃描儀以高效率、高采樣率、高精度、非接觸性、主動性等優點在地形測量、變形監測、逆向工程、考古、醫學，公安等方面都有廣泛的應用空間。但由于各種誤差的存在，在利用三維激光掃描儀掃描數據的時候應該注意：
選擇合適的天氣條件進行掃描作業，特別溫度應介于在0-40°之間；
根據不同的掃描目標，合理布設測站位置，使掃描距離一般不超過70m，特殊情況下不超過90m；
掃描時嚴格按照測量規范操作，精確對中整平儀器；
掃描時根據不同的外界環境設置相應的掃描參數；
參考文獻：
[1]官云蘭.地面三維激光數據處理中的若干問題研究[D].同濟大學博士論文，2008
[2]鄭德華，沈云中，劉春.三維激光及測量誤差影響分析.測繪工程，2005，31（2）：32-34
關鍵詞 ：三維激光掃描儀；誤差測定；影響因素；
中圖分類號： R814 文獻標識碼： A 文章編號：
引言
三維激光掃描技術是一種先進的全自動高精度立體掃描技術。又稱為“實景復制技術”，主要面向高精度逆向工程的三維建模與重構。它可以高效地采集大量的三維點。少則幾萬個，多則幾百萬個。它可以深入到復雜的現場環境中進行掃描，將各種大型的、復雜的、不規則的實景三維數據完整地采集到電腦中，從而快速重構出目標的三維點云模型。此外，它所采集的三維激光點云數據還可進行各種后處理工作，如測繪、計量、分析、仿真、模擬、展示、監測、虛擬現實等。這對于有限元分析、工程力學分析、流體動力分析等是非常重要的。這種逆向工程的數據獲取方式目前在我國還是個薄弱的領域。
一、三維激光掃描儀的概念
三維激光掃描技術是測繪領域繼GPS技術之后的一次技術革命。三維激光掃描儀通過高速激光發射器運用激光測距原理，瞬時測得空間三維坐標值的測量儀器。它突破了傳統的單點測量方法，具有高效率、高精度的獨特優勢。三維激光掃描技術能夠提供掃描物體表面的三維點云數據，因此可以用于獲取高精度高分辨率的數字地形模型。
二、地面型三維激光掃描系統工作原理
三維激光掃描儀運用了激光的方向性、單色性、高亮性、相干性等特點，實現了測量速度快，操作簡單，測量精確度高等目的。對地面三維激光掃描儀來說，采用的是儀器坐標系統，即所采集到的物體表面點的空間信息是以其自身的坐標系統為準的。系統以激光束發射處為坐標原點；Z軸位于儀器的豎向掃描面內，向上為正；X軸位于儀器的橫向掃描面內；Y軸位于儀器的橫向掃描面內且與X軸垂直，如圖1-1，由此可得點坐標的計算公式：
圖1采用脈沖測距法的三維激光點坐標 圖2 目標物體傾斜引起測距偏差
二、點云數據的誤差來源及分析
從誤差理論來分析，徑向掃描系統測量誤差可分為系統誤差和偶然誤差。系統誤差引起三維激光掃描點的坐標偏差。可通過公式改正或修正系統予以消除或減小。測量系統的偶然性誤差是一些隨機性誤差的綜合體現。
三維激光腳點測量誤差的影響因素較多。大致可分為三類：儀器誤差、與目標物體反射面有關的誤差、外界環境條件。儀器誤差是儀器本身性能缺陷造成的測量誤差，包括激光測距的誤差、掃描角度測量的誤差；與目標物體反射面有關的誤差主要包括目標物體反射面傾斜的影響和表面粗糙度的影響；外界環境條件主要包括溫度、氣壓等因素。
2.1激光測距的影響
激光測距信號處理的各個環節都會帶來一定的誤差，特別是光學電子電路中光脈沖回波信號處理時引起的誤差，主要包括掃描儀計時的系統誤差和測距技術中不確定間隔的缺陷引起的誤差。脈沖計的系統誤差造成循環、混淆現象與測距的凸角誤差相類似，測距技術中不確定間隔更可能造成數據突變，目前，可運用一些較好的技術（如頻率倍乘、微調作用）處理這些突變的誤差。激光測距誤差綜合體現為測距的固定誤差和比例誤差，可以通過儀器檢定確定測距誤差的大小。
2.2掃描角的影響
掃描角的影響包括水平掃描角度和豎直掃描角度測量的影響。掃描角度引起的誤差是掃描鏡的鏡面平面角誤差、掃描鏡轉動的微笑震動、掃描電機的非均勻轉動控制誤差等因素的綜合影響。目前掃描角測量可達到很高的精度，如徠卡的HDS2500三維激光掃描儀的掃描角精度達到±0.5″。
2.3目標物體反射面傾斜的影響
激光掃描測距系統中激光測距單元由激光發射頭和激光接收器兩部分組成。用于加工發射和接受窗口的孔徑直徑有一定的大小。由于激光發射哈接受共用一條光路，且激光光束具有一定的發散角，掃描到目標物體表面形成激光角點光斑。激光角點光斑的大小d、激光發散孔徑D和激光光束發散角y存在如下關系：
（2）
式中，S為激光發散點到物體表面上激光角點中心之間的距離。
當掃描目標物體傾斜時，則出現掃描目標物體表面法線與激光光束方向不重合。當表面切平面法線與激光光束方向的夾角為α，根據圖2，存在如下幾何關系：
（3）
則引起激光角點的位置的最大偏差ds
（4）
由于y/2很小，則siny/2=y/2，所以
（5）
2.4目標物體反射表面粗糙程度的影響
三維激光掃描點云的精度與物體表面的粗糙程度有密切關系。由于三維激光回波信號有多值性特點，有些三維激光掃描系統只能處理首次反射回來的回波信號，有些三維激光掃描系統只能處理最后反射回來的回波信號，也有一些三維激光掃描系統能夠綜合處理首次和最后反射回來的回波信號。以處理首次反射回來激光回波信號為例（如圖3所示），目標物體表面粗糙程度引起激光角點位置的偏差ds，接近于物體表面粗糙極值的1/2.
2.5溫度、氣壓等外界環境條件的影響
溫度、氣壓等外界環境條件對激光掃描的影響主要表現為溫度變化對精密機械結構關系的細微影響、掃描過程中風的震動、激光在空氣中傳播的方向等。較差的外界環境條件對三維激光掃描數據的影響也較大。
徑向三維激光掃描儀測量的主要誤差來源于測距誤差或掃描角誤差。由于測距誤差包含固定誤差和比例誤差兩部分，其影響具有一定是規律性。如HDS2500儀器的測距誤差在50m以內為6mm，超過50m后儀器測距誤差隨距離線性增加，在200m時達到42mm.掃描角的誤差是一種與距離有關的誤差，掃描角對掃描點的影響隨距離增大而增大。
目前，基于TOF測距技術的三維激光掃描儀已經成為測繪領域的一個新的研究熱點，但是，對三維激光掃描儀的儀器設備及測量誤差的研究還很少。本文在對三維激光掃描儀的分類基礎之上，對徑向三維激光掃描儀器的測量誤差影響因素進行了較為全面地理論分析，并指出了測距誤差和掃描角誤差是三維激光掃描誤差的主要誤差源之一。
結束語
現今，人類社會已經進入了高度文明的時代，各行各業都在尋求更好的發展途徑，三維激光測量技術的應用越來越廣泛，在今后的發展中，我國必定會不斷完善測量技術，為相關領域的穩定收益保駕護航。三維激光掃描儀目前廣泛應用于各個領域，是研究的熱點。本文主要研究了三維激光測量誤差來源――儀器誤差、與目標物體反射面有關的誤差和外界條件影響。通過實驗得知了儀器Trimble GX200的測距精度和掃描精度。
參考文獻
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